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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Planetenträger für ein Kraftfahrzeug-Getriebe zur drehbaren Lagerung von mehreren Planetenrädern, die zum Kämmen mit (wenigstens) einem Sonnenrad vorgesehen sind, wobei ein erster Teilplanetenträger und ein zweiter Teilplanetenträger zum Einhausen der Planetenräder fest miteinander verbunden sind, wobei der erste Teilplanetenträger eine Lasche/Zunge besitzt, die durch ein Fenster/einen Schlitz/eine Ausnehmung/ein Durchgangsloch/eine Durchgangsöffnung des zweiten Teilplanetenträgers ragt. Daneben betrifft die Erfindung ein Planetengetriebe sowie ein Verfahren zum Fertigen eines Planetenträgers gemäß den nebengeordneten Ansprüchen.
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Aus der
DE 10 2010 019 976 B4 ist beispielsweise ein Planetengetriebe mit wenigstens einem umfangsdrehbar auf einem Planetenbolzen über eine Nabe abgestütztes Planetenrad mit mindestens einem Zahnkranz bekannt, wobei der Planetenbolzen mit radialem Abstand zu einer Zentralachse des Planetengetriebes radial abgestützt ist und wobei das Planetenrad über die axial zu dem Zahnkranz zumindest teilweise versetzte Nabe auf dem Planetenbolzen so zumindest radial abgestützt und drehbar gelagert ist, dass zumindest ein axial zur Nabe versetzter axialer Abschnitt des Zahnkranzes vollumfänglich radial frei zum Planetenbolzen beabstandet und über die Nabe drehbar auf dem Planetenbolzen abgestützt ist. Infolge hoher Drehmomente kommt es zu starken Verformungen des Planetenträgers. Gleiches geschieht als Reaktion auf Torsionsmomente und Axialkräfte aufgrund von Schrägverzahnungen im Planetengetriebe. Durch die dynamischen Verformungen werden die Nietverbindungen stark strapaziert. Das kann bis zum Abheben der Teilplanetenträger an bzw. nahe der Nietverbindung im Flanschbereich führen.
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Ebenso ist aus der
JP 5168440 B2 beispielsweise ein Verfahren zum plastischen Verbinden von Teilplanetenträgern bekannt, durch das die Festigkeit verbessert werden kann. Die Axialstege eines der Bauteile des Planetenträgers bzw. des einen Teilplanetenträgers ist endseitig mit Laschen versehen und das andere Bauteil bzw. der andere Teilplanetenträger weist dazu korrespondierende Schlitze auf.
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Wie anhand des obigen Stands der Technik zu sehen, wird für die Verbindung eines Planetenträgers, der aus Teilplanetenträgern bzw. Trägerbauteilen mit insbesondere einer Trägerhälfte/Trägertopf und einer Trägerplatte besteht, meist eine Vernietung vorgesehen. Ferner werden in Planetenträgern oft schrägverzahnte (Stirn-)Zahnräder eingesetzt, wodurch auf die beiden Teilplanetenträgern, insbesondere bestehend aus Trägerplatte und Trägerhälfte, axiale Kräfte wirken. Diese wirken unmittelbar auf die Nieten, wobei die Nieten auf axiale Kraftbelastung allerdings anfällig reagieren da sie in erster Linie auf Quer- bzw. Schubbelastungen ausgelegt sind. Axiale Belastungen können nur bedingt abgefangen werden und führen in dynamischen Systemen über einen gewissen Zeitraum zu einer unsicheren Verbindung, welche auch die Gefahr des Lösens der Bauteile voneinander beinhaltet.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mindern und insbesondere einen Planetenträger für ein Kraftfahrzeuggetriebe sowie ein Planetengetriebe und ein Verfahren zum Fertigen eines Planetenträgers zur Verfügung zu stellen, bei dem eine axiale Kraftwirkung auf insbesondere eine Vernietung möglichst eliminiert oder zumindest minimiert wird und eine Trennung von Teilplanetenträgern effektiv unterbunden wird.
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Die Aufgabe der Erfindung wird bei einem gattungsgemäßen Planetenträger für ein Kraftfahrzeuggetriebe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Lasche (im Wesentlichen) parallel zum das Fenster umgebenden Material des zweiten Teilplanetenträgers ausgerichtet ist und an diesem Material plan anliegt. Durch die Durchstellung/den Durchtritt der Lasche des ersten Teilplanetenträgers durch das Fenster des zweiten Teilplanetenträgers und durch die parallele Ausrichtung zu dem das Fenster umgebende Material im zweiten Teilplanetenträger und einem planen Anliegen an diesem Material, wird eine zusätzliche axiale Auflagefläche/Anlauffläche/Anlagefläche generiert und die axiale Kraft auf insbesondere Nieten eliminiert oder zumindest gemindert. Die beiden Teilplanetenträger stützen sich somit in axialer Richtung gegenseitig ab bzw. formen einen Hinterschnitt, so dass die axiale Verbindung durch die parallele Ausrichtung an dem umgebenden Material formschlüssig in axialer Richtung festgelegt ist. Eine optional eingebrachte Niete muss folglich keine axiale Kraft mehr aufnehmen. Durch die hinterschnittige Formschlussverbindung können also der erste Teilplanetenträger und der zweite Teilplanetenträger fest miteinander verbunden werden, ohne dass eine axiale Kraft auf ein Verbindungselement wirkt. Ein weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausführung ist, dass der Planetenträger insgesamt steifer wird.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert.
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Es ist von Vorteil, wenn die Lasche des ersten Teilplanetenträgers und jenes das Fenster umgebende Material des zweiten Teilplanetenträgers wenigstens ein miteinander fluchtendes Durchgangsloch besitzen. Dieses konzentrische bzw. koaxiale Durchgangsloch kann dafür vorbereitet sein, die beiden Teilplanetenträger miteinander über beispielsweise ein Verbindungselement zu verbinden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Niet, eine Schraube oder ein Bolzen in das Durchgangsloch eingebaut sein, um die beiden Teilplanetenträger miteinander zu verbinden bzw. die beiden Teilplanetenträger verbindend eingebaut sein. Die Niet, die Schraube oder der Bolzen als Verbindungsmittel können einfach und problemlos gehandhabt werden und sind zuverlässig sowie kostengünstig.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Lasche des ersten Teilplanetenträgers form- und/oder stoffschlüssig am Material des zweiten Teilplanetenträgers befestigt ist, vorzugsweise niet-, schrauben- und/oder bolzenfrei. Durch die form- und/oder stoffschlüssige Anbindung des ersten Teilplanetenträgers am Material des zweiten Teilplanetenträgers kann eine sichere und feste Verbindung/Fixierung erreicht werden und eine elastische als auch plastische ungewollte Verformung vermieden werden.
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Es ist weiter von Vorteil, wenn die Lasche radial nach außen weisend, etwa spanlos, umgeformt ist. Durch die Ausrichtung der Lasche radial nach außen steht diese bei einer Drehung des Planetenträgers, welcher eine Zentrifugalkraft nach radial außen erzeugt, möglichst parallel zu dieser Zentrifugalkraft, weswegen diese Lasche plastisch, also auch elastisch, schwer umgeformt werden kann und in seiner gesetzten Position zu verweilen sucht.
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Bevorzugt kann die Lasche durch das Fenster durchgestellt sein, d. h., durch das Fenster (hindurch)greift/hindurchragen/hindurchstehen. Dadurch, dass die Lasche durch das Fenster durchsteht und durch das Fenster greift, kann ein kostengünstiger und einfacher Formschluss bzw. Hinterschnitt erreicht werden.
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Es ist weiter von Vorteil, wenn eine Vielzahl von um den Umfang, etwa in Abhängigkeit von der Anzahl der Planetenräder, gleichverteilter Laschen durch eine identische Anzahl von, vorzugsweise radial gleichweit vom Rotationszentrum entfernten, Fenstern ragen. Durch die in Umfangsrichtung symmetrische Verteilung bzw. Gleichverteilung der Laschen und Fenster, welche die gleiche Anzahl aufweisen, kann bei einer Rotation eine ausgeglichene Masseverteilung bzw. um das Rotationszentrum und eine ausgeglichene, rotationssymmetrische Trägheit erreicht werden.
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Vorzugsweise sind die Teilplanetenträger als möglichst zueinander identische/gleichartige, Planetenträgerhälften ausgebildet. Durch die Ausbildung als Gleichteile kann eine Produktion vereinfacht und begünstigt werden.
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Daneben betrifft die Erfindung ein gattungsgemäßes Planetengetriebe, etwa nach Art eines Stirnraddifferenzials, das erfindungsgemäß einen erfindungsgemäßen Planetenträger aufweist, an dem mit einem Sonnenrad kämmende, in Eingriff gebrachte Planetenräder angebunden sind. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Planetenträgers in einem erfindungsgemäßen Planetengetriebe, etwa nach Art eines Stirnraddifferentials, eine Fixierung und eine Haltbarkeit deutlich verbessert werden.
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Daneben betrifft die Erfindung ebenso ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Fertigen eines Planetenträgers, bei dem zwei Teilplanetenträger, vorzugsweise spanlos und werkzeugfallend, vorbereitet werden, wobei ein erster Teilplanetenträger so bearbeitet wird, dass er eine Lasche ausbildet und der eine zweite Teilplanetenträger so bearbeitet wird, dass er ein zur Lasche korrespondierendes Fenster/einen Schlitz aufweist, wobei die Lasche durch das Fenster gesteckt wird und in einem nachfolgenden Schritt so umgebogen/umgewälzt/geprägt wird, dass sie plan an der dem ersten Teilplanetenträger abgewandten Rückseite des zweiten Teilplanetenträgers anliegt. Danach kann vorzugsweise durch beide Teilplanetenträger ein korrespondierendes Durchgangsloch eingebracht, etwa eingestanzt oder eingebohrt, werden, das danach mit einem Niet ausgefüllt werden kann. Durch dieses Verfahren lässt sich ein Planetenträger fertigen, bei dem die zwei Teilplanetenträger sicher und fest miteinander fixiert sind.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung einen Planetenträger, bei dem bei der Verbindung beider Bauteile (Teilplanetenträger) die Laschen durch die Schlitze (Fenster) gesteckt und anschließend durch insbesondere Biegen, Walzen oder Prägen umgelegt werden. Dann wird vorzugsweise gelocht und anschließend insbesondere genietet. Bei analogen Belastungen des Planetenträgers verhindert die hinterschnittige Formschlussverbindung, vorzugsweise im Zusammenwirken mit der Nietverbindung, das Abheben der Flansche (Teilplanetenträger) voneinander. Der Planetenträger wird insgesamt steifer.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mithilfe von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht eines verformten und als Berechnungsmodell dargestellten Planetenträgers nach dem Stand der Technik, der infolge hoher Drehmomente stark belastet ist,
- 2 eine isometrische Ansicht eines Planetenträgers mit zwei gleichen Teilplanetenträgern nach dem Stand der Technik,
- 3 eine Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen Planetenträgers für ein Kraftfahrzeuggetriebe einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
- 4 eine Vorderansicht eines Teilausschnittes eines erfindungsgemäßen Teilplanetenträgers einer bevorzugten Ausführungsform,
- 5 bis 8 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Fertigen eines Planetenträgers sowie ein Planetenträger für ein Kraftfahrzeug einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
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Die Figuren sind schematischer Natur und sollen nur dem Verständnis der Erfindung dienen. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.
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1 zeigt in einer Seitenansicht einen Planetenträger nach dem Stand der Technik, welcher um eine Rotationsachse A gedreht wird. Die Darstellung aufgrund von hohen Drehmomenten bzw. Änderungen von Drehmomenten zeigt eine überspitzte Verformung bzw. ein Berechnungsmodell des Planetenträgers nach Stand der Technik. Der Planetenträger weist dabei zwei Teilplanetenträger in Form eines Teilplanetenträgertopfs und einer Teilplanetenträgerplatte auf, an welchen jeweils ein radial nach außen stehender Flansch ausgebildet ist. Die beiden Flansche liegen plan aufeinander auf und werden in radialer Richtung als auch in axialer Richtung über Nieten fixiert. Auf die Nieten wirken entsprechend hohe Belastungen und insbesondere ist eine axiale Kraftbelastung auf die Nieten für die Dauerfestigkeit problematisch, insbesondere bei hochdynamisch beanspruchten Bauteilen wie dem Planetenträger, welcher ständig wechselnden Drehmomenten ausgesetzt ist.
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2 zeigt ebenfalls einen Planetenträger nach dem Stand der Technik mit eingesetzten Nieten in einer isometrischen Ansicht. Die beiden Teilplanetenträgerhälften sind in 2 als Gleichteile ausgebildet. Durch die plane Auflage der beiden Teilplanetenträger aufeinander ist erkennbar, dass einzig die Nieten die beiden Teilplanetenträger miteinander verbinden.
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3 zeigt in einem Längsteilschnitt einen erfindungsgemäßen Planetenträger
1 einer ersten bevorzugten Ausführungsform. Der Pfeil R zeigt dabei in die radiale Richtung und der Pfeil X in die Axialrichtung des Planetenträgers
1. Als Axialrichtung ist die Richtung einer Rotationsachse des Planetenträgers
1 zu verstehen. Der Teilausschnitt in
3 soll an dieser Stelle für das Verständnis des Kerns der Erfindung ausreichend sein. Es wird auf das Dokument
DE 10 2010 019 976 B4 verwiesen, in welchem ein genereller Aufbau eines Planetenträgers und Planetengetriebes sowie dessen Funktionsweise beschrieben ist. Ein Planetengetriebe und insbesondere ein Stirnraddifferenzial werden an dieser Stelle als dem Fachmann bekannt vorausgesetzt.
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Der Planetenträger 1 ist hier für ein Kraftfahrzeug-Getriebe (hier nicht dargestellt), zur drehbaren Lagerung von mehreren Planetenrädern (hier nicht dargestellt) ausgelegt, die zum Kämmen mit einer Sonnenrad (hier nicht dargestellt) vorgesehen sind. Hierbei sind ein erster Teilplanetenträger 2 und ein zweiter Teilplanetenträger 3 zum Einhausen der Planetenräder fest miteinander verbunden, wobei der erste Teilplanetenträger 2 dafür eine Lasche / Zunge 4 aufweist, die durch ein Fenster/Öffnung 5 des zweiten Teilplanetenträgers 3 hindurchragt bzw. hindurchsteht. Die Lasche 4 ist dabei parallel zum das Fenster 5 umgebende Material 6 des zweiten Teilplanetenträgers 3 ausgerichtet also in dieser Ausführungsform in radialer Richtung bzw. parallel zum Pfeil R, und liegt an diesem umgebenden Material 6 plan an. Man erkennt in 3 den generellen Aufbau des in dieser Ausführungsform zweiteiligen Planetenträgers 1, der sich aus den zwei Teilplanententrägern 2 und 3 zusammensetzt. Der erste Teilplanetenträger 2 ist dabei in Form eines Teilplanetenträgertopfs und der zweite Teilplanetenträger 3 in Form einer Teilplanetenträgerplatte ausgebildet. Ähnlich zu dem Planetenträger aus 2 ist der erfindungsgemäße Planetenträger 1 mit drei Kreissegmenten rotationssymmetrisch ausgebildet, welche in Umfangsrichtung gleichverteilt sind.
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Anders als zum bekannten Stand der Technik weist der plattenförmige zweite Teilplanetenträger 3 aufgrund der drei oben beschriebenen Kreissegmenten allerdings drei Fenster 5 auf, welche sich abschnittsweise in Umfangsrichtung des zweiten Teilplanetenträgers 3 erstrecken. Durch diese drei Fenster 5 werden die, ebenfalls aufgrund der Kreissegmente, drei zum Fenster 5 passende Laschen 4 hindurch gesteckt. Diese Laschen 4 werden dann bzw. sind radial nach außen umgeformt und liegen an einem das Fenster umgebendes Material 6 plan an. Die Fenster 5 weisen zur Verbesserung der Durchsteckbarkeit bzw. eines problemlosen Durchsteckens der Laschen 4, insbesondere in Umfangsrichtung, gephaste Kanten 7 bzw. Kanten mit Phasen 7 auf. Um die beiden Teilplanetenträger 2, 3 miteinander zu fixieren weisen beide Teilplanetenträger 2, 3 sechs aufeinander abgestimmte und koaxiale bzw. fluchtende Durchgangslöcher 8 auf, welche sich in axialer Richtung erstrecken. Die Durchgangslöcher 8 in Form von Bohrlöchern sind wieder in Umfangsrichtung entsprechend den drei Kreissegmenten symmetrisch angeordnet. Je zwei Durchgangslöcher 2, ähnlich zu der Ausführungsform in 2, sind dabei in einem Kreissegment angeordnet.
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In diesen Durchgangslöchern 8 ist jeweils ein Niet 9 eingesetzt, welcher die beiden Teilplanetenträger 2, 3 zusätzlich zu dem Formschluss fest miteinander verbindet und fixiert. Alternativ kann natürlich auch eine Schraube oder ein Bolzen eingebaut sein. Durch die Ausbildung bzw. Umformung der Lasche 4 des ersten Teilplanetenträgers 2 in einer Stufenform und einer planen Anlage (in radialer Richtung) jeweils in Axialrichtung gesehen vor und nach dem zweiten Teilplanetenträger 3, wird die Axialposition der beiden Teilplanetenträgern 2, 3 allein durch den Formschluss der beiden Teilplanetenträger 2, 3 bestimmt und auf die Niet wirken keine Axialkräfte mehr. Ebenso ist durch das Fenster 5 eine Positionierung in radialer Richtung der Teilplanetenträger 2, 3 zueinander festgelegt, so dass auch diese Kräfte, beispielsweise durch Zentrifugalkräfte hervorgerufen, entfallen. Einzig die Belastung in Umfangsrichtung der Teilplanetenträger 2,3 könnte durch die Nieten 9 aufgefangen werden. Allerdings wird in dieser Ausführungsform auch hier aufgrund der Ausbildung der Fenster 5 und der umfänglichen Anlage der Laschen 4 in dem Fenster 5 an dessen Kanten eine umfängliche Position einzig durch die beiden Teilplanetenträgerhälften 2, 3 vorgegeben. In einer Variante (hier nicht dargestellt) reicht allein der oben beschriebene Formschluss aus, um die beiden Teilplanetenträgerhälften 2, 3 fest miteinander zu verbinden, ohne die Notwendigkeit eines Durchgangslochs 8 und einem Niet 8.
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4 zeigt in einer Vorderansicht einen Teilausschnitt des zweiten Teilplanetenträgers 3 mit dem Fenster 5 einer weiteren bevorzugten Ausführungsform. In dieser ist das Fenster 5 nicht konzentrisch zur Rotationsachse A gestaltet, sondern weist ein flächiges Fenster mit zwei parallelen Seiten 10 auf. Durch dieses Fenster 5 kann wieder eine entsprechende Lasche 4 hindurchgesteckt und umgeformt werden, so dass sie parallel zum das Fenster umgebende Material 6 des zweiten Teilplanetenträgers 3 ausgerichtet ist, also radial nach außen weist, und an dem das Fenster 5 umgebende Material plan anliegt.
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5 bis 8 zeigen ein erfindungsgemäßes Verfahren einer bevorzugten Variante zum Fertigen eines Planetenträgers 1. Das Verfahren wird anhand der ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Planetenträgers 1 ausgeführt. Hierbei wird in einem ersten Schritt S1 der erste Teilplanetenträger 2 so bearbeitet, dass er eine Lasche 4 ausbildet und der zweite Teilplanetenträger 3 wird so bearbeitet, dass er ein zur Lasche korrespondierendes Fenster 5 aufweist. In Schritt S2 wird, wie in 5 zu sehen, die Lasche 4 in Axialrichtung X durch das Fenster 5 hindurch gesteckt. Im darauf folgenden dritten Schritt S3 wird die Lasche 4 radial nach außen in Richtung R umgebogen bzw. umgewälzt/umgeprägt, siehe 6, so dass sie plan an der dem ersten Teilplanetenträger 2 abgewandten Rückseite des zweiten Teilplanetenträgers 3 anliegt. In einem optionalen Schritt S4, siehe 7, wird danach durch beide Teilplanetenträger 2, 3 ein korrespondierendes Durchgangsloch 8 eingebracht, etwa eingestanzt oder eingebohrt und in einem anschließenden und ebenso optionalen Schritt S5, siehe 8, wird das Durchgangsloch 8 mit einer Niet 9 ausgefüllt.
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An dieser Stelle sei noch einmal darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren allein mit den Schritten S1 bis S3 auskommt. Die Schritte S4 und S5 dienen lediglich der zusätzlichen, noch sichereren Fixierung der beiden Teilplanetenträgerhälften 2, 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenträger
- 2
- erster Teilplanetenträger
- 3
- zweiter Teilplanetenträger
- 4
- Lasche
- 5
- Fenster
- 6
- Umgebendes Material
- 7
- Kante mit Phase
- 8
- Durchgangsloch
- 9
- Niet
- 10
- Parallelle Seiten
- S1
- Schritt Bearbeiten
- S2
- Schritt Durchstecken
- S3
- Schritt Umformen
- S4
- Schritt Bohren
- S5
- Schritt Einsetzen Niet
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010019976 B4 [0002, 0022]
- JP 5168440 B2 [0003]
